“依靠成熟技術，傳統(tǒng)動力總成還有30%左右的油耗下降空間，若結合輕量化技術的推廣應用，油耗還有進一步下降的空間。作為幫助達到各汽車市場油耗目標的必須技術措施，若零部件企業(yè)能順勢而為，也是企業(yè)向創(chuàng)新驅動轉變的良好機遇?！痹?2月9日的汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇的節(jié)能分論壇上，奕森科技總裁、國家“千人計劃”特聘專家辛軍如是說。
近年來，歐美日等發(fā)達國家都在通過技術標準和法規(guī)不斷加大乘用車燃料消耗量要求，隨著我國汽車節(jié)能降耗法規(guī)及標準的不斷提高，未來我國在推行新能源車的同時，還需大幅提高車輛燃油經(jīng)濟性并進一步降低CO2排放，汽車節(jié)能減排技術因此成為各車企當前關注的熱點。
東風汽車：搭建共生的節(jié)能架構 實現(xiàn)安全、節(jié)能、智慧的交通大體系
高效發(fā)動機是實現(xiàn)低碳節(jié)能的核心技術，在東風技術中心副院長、國家“千人計劃”特聘專家周劍光看來，動力總成的技術升級是永久的主題，他在汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇節(jié)能分論壇上表示，傳統(tǒng)的動力總成升級是今后相當長的一段時間內(nèi)必須做的課題，也是非常有效的方式。傳統(tǒng)發(fā)動機并非到2025年或者2030年就消失，傳統(tǒng)的動力總成在相當長的時間內(nèi)還會存在，而且對動力總成的升級東風將會孜孜不倦的追求?！拔磥砥噷膯渭兊慕煌üぞ咿D變?yōu)橹悄芙K端服務載體，人車路共生的交通模式逐漸形成，通過搭建共生的節(jié)能架構，可使汽車從單一的運動個體轉變成為具有一體化運動群體，最終將實現(xiàn)安全、節(jié)能、智慧的交通大體系?！?/p>
東風技術中心副院長、國家“千人計劃”特聘專家 周劍光
周劍光認為，如果要用幾個關健詞來概括發(fā)動機技術，傳統(tǒng)發(fā)動機的動力總成升級的關鍵詞就是兩個字：可變。采用可變技術，動力總成效率提高就會非?？臁|風公司在動力總成研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，目前已形成了從1.0升到2.0升ABC三個系列的發(fā)動機，搭載DF1、DF2的平臺上，目前已經(jīng)量產(chǎn)。當前東風正致力于一款可變壓縮比技術發(fā)動機的開發(fā)，將于2018年下旬推廣到中國市場，此前在2017年5月份已實現(xiàn)了樣機點火，下一步將進行性能的開發(fā)。初步的測試結果顯示，該發(fā)動機熱效率達到40%，最佳油耗點的區(qū)域非常大，將來該發(fā)動機對RDE實際的道路工況能達到非常好的油耗。
除了傳統(tǒng)的發(fā)動機，東風公司同時也做混合動力和新能源，目前已具備了混合動力和純電動整車與核心零部件等技術儲備。在新能源動力總成研發(fā)上，東風公司從2016年開始研發(fā)燃料電池，計劃2018年底到2019年研制出第一臺30千瓦40千瓦半功率的燃料電池的樣車。
在智能減排方面，東風公司通過發(fā)展車輛智能化提升節(jié)能效果，在安裝智能駕駛輔助的整車上，通過調(diào)節(jié)ADAS的算法，在不增加硬件成本的情況下降油耗。具體做法是收集如道路的坡度、交通狀況等車輛的行駛狀況和道路狀況，采用具有預測功能的控制策略提高經(jīng)濟性。實際道路RDE狀況下測試結果顯示，在比較通暢道路上可節(jié)油4%-5%，擁堵道路上實現(xiàn)節(jié)油8%-10%，綜合道路節(jié)油7%-8%，而采用混合動力去實現(xiàn)1%的節(jié)能成本要遠高于此。
上汽乘用車：以主流小排量增壓為基礎，持續(xù)技術升級及電氣化
上汽乘用車技術中心總監(jiān)、國家“千人計劃”特聘專家 徐政
基于2020年面臨的挑戰(zhàn)，上汽乘用車推出藍芯動力系統(tǒng)，通過技術升級進一步降低油耗。在汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇節(jié)能分論壇現(xiàn)場上汽乘用車技術中心總監(jiān)、國家“千人計劃”特聘專家徐政表示，下一階段將針對中國四五階段油耗法規(guī)的要求，以及國六還有歐6D，WLT、RDE測試工況電氣化和混動需求，2020年以后會將更新的技術快速應用到產(chǎn)品，最主要的就是可變壓縮比?！爱斍暗淖兏飼r期，對動力的系統(tǒng)發(fā)展肯定有深遠的影響，多元化動力系統(tǒng)會在較長時間內(nèi)共存，從目前發(fā)動機的角度來講，我們將以主流的小排量增壓技術為基礎，持續(xù)做技術升級及電氣化，不斷提升效率滿足消費者的需求。”
動力系統(tǒng)是核心的技術，需要有完整的研發(fā)體系支撐，這也是自主品牌在早期發(fā)展階段通常會遇到的較大瓶頸。上汽乘用車通過多年不斷的努力，建立起比較完整的研發(fā)體系。徐政坦言，“我們的核心競爭體系和世界主流OEM非常類似，包括從項目管理到本體的設計開發(fā)到仿真的支持、試驗開發(fā)、電控、標的軟件工程以及動力系統(tǒng)和整車集成的功能。我們和制造、質(zhì)量保障也有非常密切的關系，具有軟硬件的基礎設施和規(guī)范的手冊等一系列支撐?！?/p>
榮威i6藍芯SGE 20T發(fā)動機作為今年“中國心”年度十佳獲獎發(fā)動機之一，在動力性方面，具有最大功率169馬力，最大扭矩250牛米，全面超越主流合資品牌2.0L發(fā)動機。技術先進性方面，榮威i6藍芯SGE 20T發(fā)動機采用了GDI（噴油嘴中置直噴）、HPI（6孔高壓噴射）、TURBO（廢氣渦輪增壓）等一系列先進技術，帶來更高效的動力表現(xiàn)。在6.3km的直線性能路上，榮威i6在加速性能、響應速度等方面，遙遙領先其他車型，具有出色的動力性能。
在節(jié)能減排方面，榮威i6藍芯SGE 20T發(fā)動機采用中置直噴技術，相比同級眾多合資車型的直噴發(fā)動機采用的側置直噴技術，能更精準地控制噴油與進氣混合，油氣混合更加均勻、充分，實現(xiàn)更高效的燃燒、更低的油耗及排放，燃油經(jīng)濟性領先20%，輕輕松松地幫消費者“省錢”。榮威i6還以2.99L的百公里極限油耗，獲得吉尼斯世界紀錄認證，展現(xiàn)了超強的節(jié)油能力。
AVL：乘用車未來動力驅動系統(tǒng)技術發(fā)展方向
AVL 乘用車汽油發(fā)動機動力系統(tǒng)高級產(chǎn)品經(jīng)理 Hubert FRIEDL
從當前汽車保有量來看，到2025年將有1億的內(nèi)燃機車輛，其中50%含有一定程度的電氣化或混動，這對當前各項節(jié)能減排和動力系統(tǒng)的開發(fā)具有積極的促進作用。針對這一現(xiàn)狀，談到目前整車和動力總成未來的趨勢，AVL 乘用車汽油發(fā)動機動力系統(tǒng)高級產(chǎn)品經(jīng)理Hubert FRIEDL在汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇節(jié)能分論壇上表示，降低CO2的排放已作為重要工作被所有整車廠商提上日程，由于邊界條件的加重（如WLTP）而導致CO2限制更嚴格，對于車型來說選擇適合它的電氣化，也不能忘記新型的內(nèi)燃機和變速箱，這方面有很多可以改進的空間。“降低排放是當前在歐洲很流行的一種說法，‘柴油門’事件出現(xiàn)以后大家都比較關注真實道路測試的RDE，希望對環(huán)境做到零影響，在任何工況下避免內(nèi)燃機對環(huán)境產(chǎn)生任何影響和污染物，這是未來的一個最終目標?！?/p>
天然氣、電能以及燃料電池都是值得關注的新領域。中國出臺了新能源汽車的法律法規(guī)政策，中國國6B法規(guī)比預想來的更早一些而且很嚴苛，考慮到未來有一些可能面臨的挑戰(zhàn)，油耗目標可能還將進一步變嚴，顆粒物測量范圍變小，RDE是動力總成發(fā)展技術的重要驅動力，對汽油機的發(fā)展有非常強的促進作用，到明年可能所有汽油機都要加上顆粒物指標。
美國早已增加不同工況的實際測試，在郊區(qū)道路、城市道路等真實環(huán)境中，工況變得更加復雜，道路工況、駕駛風格、環(huán)境因素、溫度、濕度和海拔等都被考慮在內(nèi)，這些都列入了RDE的測試環(huán)境條件。要體現(xiàn)出在不同的駕駛環(huán)境和駕駛風格下達到的排放情況，并且都要滿足標準，這是一項很大的挑戰(zhàn)。RDE不僅僅是歐洲的正在討論的一個話題，還將會引入到中國及世界其它各國。
內(nèi)燃機方面將有很多具有渦輪增壓的發(fā)動機，以更好的滿足RDE和其他法律法規(guī)的要求，每年都會做技術升級改進，包括排量減排。將其與其它種類的車結合起來降低排量，當然還包括動力系統(tǒng)組成，也會變得越來越重要。中混系統(tǒng)的動力將會增加，功率將從15千瓦增長到20千瓦到30千瓦，主要是48伏，在成本和功率之間達到平衡。對于傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的方向Hubert FRIEDL認為，“當前主要是對于整個發(fā)動機和內(nèi)燃機的優(yōu)化，有很多優(yōu)化的方向，比如說可變閥和增壓的優(yōu)化，可變壓縮比率也是非常有前途的技術，并不是說把所有的技術都一口氣做下來，而是一步一步的，把我們節(jié)能的未來真正的化為現(xiàn)實。”
江蘇上淮動力：以高性能天然氣發(fā)動機為清潔低碳汽車動力
江蘇上淮動力有限公司董事長、國家“千人計劃”特聘專家 韓志玉
天然氣能源是優(yōu)質(zhì)高效綠色清潔的低碳能源，是我國穩(wěn)步推進能源消費革命、構建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的必由之路，也是有效治理大氣污染、積極應對氣侯變化等生態(tài)環(huán)境問題的現(xiàn)實選擇，國家發(fā)改委等13部委已下發(fā)《加快推進天然氣利用的意見》。對此，江蘇上淮動力有限公司董事長、國家“千人計劃”特聘專家韓志玉有自己的見解，他在汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇節(jié)能分論壇上指出，“天然氣的主要成分是甲烷，分子式為CH4，相同發(fā)熱量下燃用天然氣比燃用汽油產(chǎn)生的二氧化碳減少20.6%，目前還沒有哪個技術一下子能夠把二氧化碳在比較低成本的情況下降低20.6%。”
天然氣作為車用燃料的基本特點包括：清潔燃燒，有害排放低，可實現(xiàn)無顆粒排放；二氧化碳排放低；利用燃燒特點可以設計更好的發(fā)動機；辛烷值高，可以采用較高的壓縮比。對于天然氣發(fā)動動力性下降的問題，韓志玉指出，“這是很多人的誤解，其實這并不是天然氣本身的缺點，它要占據(jù)空氣的一部分進入艙里，不是燃料燃燒造成的，就像我們進門，我們?nèi)齻€人出去帶一點油放車上，要加一部分的空間給另外一個人出去，充氣效率低，導致動力下降，其溫度、排氣溫度和熱負荷要重新考慮，我們的實踐就是開發(fā)高性能天然氣發(fā)動機?！?/p>
高性能天然氣發(fā)動機的特點包括：廢氣渦輪增壓、天然氣MPI+汽油MPI、當量燃燒、三元催化后處理、單一ECU控制兩種燃料噴射、天然氣噴射壓力8bar、壓縮比12以及15L汽油箱等?！盀槭裁词荕PI？按照法規(guī)及歐洲的實踐，我們氣站沒有加油站多，允許你裝一個加油箱，做法規(guī)認證只考核你天然氣，假設按照雙燃料，超過一箱油箱，要經(jīng)過天然氣考核，在我們國家執(zhí)法越來越嚴，是不允許的，法規(guī)上會視為為單一原料?！?/p>
由于充氣效率低，因此動力受影響下降，對此上淮動力做了一系列的優(yōu)化，采用非對稱配氣系統(tǒng)（AVT技術）專利設計，提高發(fā)動機中低速輸出扭矩。此外，上淮動力通過做多循環(huán)、多缸、全復合實驗測試天然氣的嘴放置對混合氣體影響，發(fā)現(xiàn)噴射器安裝角度對混合氣均勻性影響相比噴射時刻要小，而且是多循環(huán)。韓志玉坦言，“天然氣是現(xiàn)實的汽車低碳技術，在廣袤的大地上我們不應該采用單一的能源技術，而應該采用“油、氣、電”多元的汽車能源政策，我認為在近10年、20年采用“油、氣、電”的可能性最大。”
江淮發(fā)動機：直噴汽油機燃燒系統(tǒng)開發(fā)解析
江淮發(fā)動機性能開發(fā)總監(jiān) 陳瑋
江淮汽車純電動轎車和SUV已經(jīng)發(fā)展到第七代，混合動力的MPV也在今年廣州車展正式發(fā)布，目前已經(jīng)試售，百公里油耗為7升多，動力系統(tǒng)采用GDI發(fā)動機，性能表現(xiàn)出色。江淮發(fā)動機性能開發(fā)總監(jiān)陳瑋在汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇節(jié)能分論壇上講解了該發(fā)動機的燃燒系統(tǒng)開發(fā)過程。
直噴汽油機燃燒系統(tǒng)開發(fā)傳統(tǒng)方案包括噴霧特性測試、噴霧模型標定、缸內(nèi)油氣混合CFD計算、缸內(nèi)燃燒以及排放CFD計算、光學發(fā)動機測試、缸內(nèi)流場驗證和臺架實驗驗證等，這些是直噴汽油機燃燒系統(tǒng)開發(fā)難點。陳瑋表示，“油氣混合不好做，還有電控的問題，我們認為從源頭硬件的本身來講，油氣如果想混合，最主要就是噴油汽道，必須要有非常強的CAE分析功能，如果想分析好，經(jīng)驗和模型都要有，還要有措施，比如噴霧、流場測試等?！?/p>
經(jīng)過幾年的發(fā)展，江淮摸索出成熟的開發(fā)流程?！拔覀兛偨Y出幾個經(jīng)驗，設計必須要有源頭，首先要有燃燒系統(tǒng)的設計方案，比如汽道滾流比是多少。再將此方案提供給CAE分析部門，分析清楚前還必須經(jīng)過大量的測試，比如噴霧和發(fā)動機的測試。”陳瑋介紹說，“我們當時開發(fā)這個發(fā)動機的時候，自己設計出來一個光學發(fā)動機。光學發(fā)動機開始設計制造，CAE開始正常分析，然后做一個設計，后面是整機開發(fā)，很多企業(yè)都做到這一步后，后面就很清楚，硬件選型就結束了，后面就是正常標的。”
陳瑋表示，噴油器噴霧參數(shù)的測試可以很好的支持噴霧CFD模型的建立和校準，光學發(fā)動機缸內(nèi)流場和油氣混合的測試可以很好的標準缸內(nèi)氣體CFD模型，使CAE計算精度大幅度提升；光學發(fā)動機的測試可以直觀的發(fā)現(xiàn)缸內(nèi)氣體流場、油氣混合以及燃燒的具體情況，可以給CAE模型精確的校準，檢查發(fā)動機所有的工況，進而較快的發(fā)現(xiàn)和改進問題；CFD分析與噴霧和光學發(fā)動機測試同時進行，避免了因為漏測導致的模型校準數(shù)據(jù)不全，可進一步提高CFD模型校準的效率和準確度。
